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< >我搜到一个java版蚂蚁算法的程序,我不懂JAVA请高手帮我改成c或matlab</P>
. q3 _! l! x/ B& k< >package ant;& x$ O; v, a$ V; f$ p& |" I, q. e$ B
/*3 m5 a1 z4 z* X* F2 {& a
* @(#)Antcolony.java 1.0 03/05/225 s5 B/ L3 r8 M
*
5 G P! D3 p% q1 `; e * You can modify the template of this file in the0 P2 Y4 B, [: k% t/ G$ n! R- R( {
* directory ..\JCreator\Templates\Template_2\Project_Name.java% D0 Q. y) X% A' n6 P
*6 u- f( n; b# k G/ a2 {* G3 g
* You can also create your own project template by making a new
+ l+ V( A) t+ {, a7 a2 t1 s" v * folder in the directory ..\JCreator\Template\. Use the other8 n: ^- V- s: L/ W3 H
* templates as examples.: P) i2 E$ \! m6 }3 d& k
*
( t" i; ?; H! V6 f& l+ ` */</P>
8 T) ?1 ~9 C9 m, y* L< >import java.awt.*;* q) s8 \/ b2 j5 k8 x$ i1 D4 ~
import java.applet.*;
3 ]7 p% ]4 ^" eimport java.awt.event.*;
* n8 k; J" _( Q" n5 Z' y8 ~import java.util.Vector;</P>
' q4 A! O" V6 T4 A! ~; {2 B& j< >class AntCanvas extends Canvas5 N% f' |5 } o
{: v/ H! K/ Y9 V
//画布,一切画图操作均由该类完成' y" ?- l. k4 J5 T4 S" O: R
//Image image;! u& R3 W0 |; X$ c' g0 w
Color obs_color;//障碍物颜色
1 u; T8 ^( F. ]5 S Color origin_color;//我的颜色- {! D! Q5 e/ K% M# S
Color back_color;//背景色
/ G; @2 {0 J1 W6 s/ ` Color end_color;//食物点的颜色
! G3 Z! o, V* [4 q& P //boolean first;
" D! d; H6 J( |# g$ Y) _6 n boolean reset;</P>
- |- O( ?( }' B: _< >/* public AntCanvas(Image img) {</P>8 [1 k: i' U3 M
< > super();; t& w) Y7 b( O0 K, C# f
image = img;
7 I. [: ]* z% q3 O' O( }5 j obs_color = Color.white;/ w4 L1 C9 { C+ _8 Y
setBackground(Color.black);
( {8 X$ H+ b3 B7 |; u3 Z/ ?& F setForeground(Color.white);9 Y2 O" v' w+ ^3 l9 b( G
first = true;+ Q! u& q x& B% I6 m$ U) L
reset = false;</P>+ | i4 N: {+ Q5 S3 f% b- ^
< > }*/</P>: E1 \5 T- ]" E; M ?
< > public AntCanvas() {</P>
$ g9 e) b& j2 @8 G0 u< > super();
3 ]5 Z- L1 J7 \ //image = null;; z: a- D& O9 K2 i
back_color=Antcolony.BACK_COLOR;0 Y9 W y8 L9 B) x3 _0 k! z( g
setBackground(back_color);
* a7 n5 }+ j1 T6 X: C4 t setForeground(Color.white);) G0 A( F0 l7 Q/ ?4 R
obs_color = Antcolony.OBS_COLOR;
1 ?, P) C" W4 ]$ X6 m X( g origin_color=Antcolony.ORIGIN_COLOR;
8 o& S8 X* b1 S3 c& f/ m end_color=Antcolony.End_COLOR;
9 x) }7 v, Q; k! m+ S5 c4 T //first = true;
/ A6 R" A0 a0 j+ V1 G: { reset = true;</P>
1 w ~1 e7 g1 i- x" v; M3 H< > }</P>
# P( Z/ L' P. c( |9 j9 A3 B0 P1 U< > public void Clear() {
; X# ~* P3 i ~) l //清空画布1 p) k" E7 C( K; i
reset = true;2 B, _/ I4 L6 x$ s# P% t" {6 O7 j# o
repaint();' L; R. R+ e5 i
}</P>9 y* K- |( e0 Z U9 ~& `( U
< >
0 A$ N6 e, r9 b6 n1 U9 D public void paint(Graphics g) {' r5 l5 z' o% o+ p% Q9 j6 p
int i;& b) g( Z" N+ p; z0 i
//重画的时候仅仅画障碍物. B9 }9 ^1 b$ r, n4 E: i
g.setColor(Color.black);
- A( ^! p* N- I- Z$ ]- Q g.fillRect(0,0,size().width,size().height);
* R9 V+ j8 a5 Y! K g.setColor(obs_color);
& X* x$ V: L8 K5 `! t0 ~, { for(i=0;i<Antcolony.obsCount;i++){
- ]' l1 a/ \% X. S: S g.fillRect(Antcolony.obsP.x,Antcolony.obsP.y,1,1);! e* A+ a- S1 C# q8 x
}</P>
j' l# I( c8 g, S< > } z% D k6 d7 H* y& P' V2 u$ ]4 h/ ]
public void process(){* }- e i! t( G2 v. b. N* n
//处理动画的过程% F* A6 q* e( K4 W C" Z# a
Graphics g=this.getGraphics();
# g3 y+ F# f% @. @. n4 @ g.setColor(end_color);7 O- ^ d/ a5 p% l: ]! Z$ _. W* E
for(int j=0;j<Antcolony.EndPts;j++){
5 l ^( Y$ f1 ]' {# r5 c* ~ //画所有的食物点
* U9 F5 |# h. P% n. E9 B; }- J7 y7 T g.fillRect(Antcolony.EndPt[j].x,Antcolony.EndPt[j].y,2,2);
( w& P) `- O8 u* V# L }' B6 O! {# S) b( r
for(int i=0;i<Antcolony.antCount;i++){
- i5 p6 n8 K; e( R: A+ D //每只蚂蚁开始决策,并画蚂蚁; [$ O. j. V( u/ z' o$ r0 R5 r
Antcolony.ants.Process();
: J. Y; V& V1 r9 F. I6 n$ n Antcolony.ants.Draw(g);
5 j; J: e* W- Y2 l& q' U }
: C0 ^0 @4 r- a) N7 J4 X for(int i=0;i<Antcolony.phe.size();i++){
1 d2 z- p! P v; L. T6 u5 u. B$ M* { Pheromone v=(Pheromone)(Antcolony.phe.elementAt(i));
) u0 f! ^, `* ~ //Antcolony的drawPhe变量标志是否画信息素
% o) Z) U# x! {6 F. J. M switch(Antcolony.drawPhe){( ~7 W5 p* N4 ^/ o! I
case (1):
5 U; U! C$ ]3 l8 g; y7 c v.Draw(g);
% O# }7 b- ~, d break;
/ I: [ Z! c9 ~# `& z' g case (2):& \2 ]# c( z% F1 A$ S
if(v.kind==1)v.Draw(g);
# q5 _' Z3 j* z break;
* G- G% ^# @0 Z( G1 S case (3):
4 k% m3 r! G9 n; s if(v.kind==0)v.Draw(g);/ F% ^7 a. \, [8 f: w7 F) t2 j" k
break;2 {/ I+ [+ {4 ~
}
! Z+ m9 U. s' g1 \0 v, q v.delimit(g);+ f8 `0 w7 l! {# c% d. B, ~
}
+ o# V3 m. ^9 @: S: |" @ g.setColor(origin_color);
+ N' m- E7 C7 D1 t9 K$ R for(int i=0;i<Antcolony.OriginPts;i++){% v5 P; T7 z! \- p* ]3 |/ m
//画所有的窝
, @" `" N; u" L g.fillRect(Antcolony.OriginPt.x,Antcolony.OriginPt.y,2,2);
+ L3 T) g0 o( E$ P }</P>7 z# P6 r( [6 F; s7 R$ r5 o9 V6 T1 K
< > }% B( q/ h7 K I0 z/ s$ f+ l
Graphics GetGra() {</P>8 B j9 N/ x" n l5 `
< > return this.getGraphics();
" ]0 B0 d: S% v% A }% Z# U# H+ Z0 [# ^
}
* ?$ Y/ e3 q! d9 @) L8 T" v+ Jpublic class Antcolony extends Applet implements Runnable {% L4 ~. e/ f$ z l5 q
boolean isStandalone = false;//系统的参数,是否独立运行,不用管
, S& O& A1 @: T$ L5 v9 H* A Thread runner;//创建一个线程,让动画平滑的运行
6 O- i6 A, l8 v; V; t boolean running;//是否让动画运行. i" @+ b7 x( M! D
boolean reset=false;//是否按下了重置按钮
0 Z- ?6 {8 X' T; M( P static Color OBS_COLOR=Color.red;//障碍物的颜色
4 ~ p1 Z! _$ P4 W/ L w static Color ORIGIN_COLOR=Color.yellow;//窝的颜色
: N0 ^8 n; t D, P. b0 `. M static Color BACK_COLOR=Color.black;//背景色
$ V' ?, Z& P* |! }0 m; q& P. J static Color ANT_COLOR=Color.white;//蚂蚁的颜色) Z2 i2 G5 s6 ^! k" R8 J6 _
static Color End_COLOR=Color.cyan;//食物点的颜色
) L& K/ Q, T" i7 o6 j AntCanvas canvas=new AntCanvas();//画图用的画布+ e7 w3 a* y1 Z4 a* n
int obs_grid[][];//障碍物网格数组,这是个width*height的矩阵,数组中存储的是障碍物数组(obsP[])的指标,这样做可以加快索引的速度5 L0 q5 q$ m2 O# \' v" i
static Point obsP[];//障碍物数组,存储的是点的信息,指标是障碍物的总数- o2 \3 q$ ?7 F" L0 W6 o/ C4 L2 x; O
static int obsCount;//障碍物的数量,最大为width*height
3 @! Q$ c+ J! Q& |3 u static Point EndPt[];//食物点数组,值为食物点坐标。% p% I8 y( A6 A& s* c" X9 v! M
static int EndPts=1;//食物点的个数,初始的时候为1,最大数为1009 {/ Z @- F/ j* G
static int Pheromone_grid[][][];//信息素网格数组,2*width*height的三维矩阵,第一维是信息素种类(窝的信息素为0,食物的为1),它存储的是信息素的种类和值" x9 e9 a q/ ~4 U
static Vector phe;//信息素向量(相当于一个数组),当环境更新信息素的时候,只需要查找这个向量就可以了,不用搜索整个width*height这么多的Pheromone_grid数组点
[( f3 i x x3 @! b static int Max_Pheromone=500000;//最大信息素数值,应该根据地图的复杂程度来定,越复杂越大!! P8 v2 e" [$ y9 s" V h! Y
static Point OriginPt[];//窝点信息& z4 d7 r# [. _6 G0 j- N8 q
static int OriginPts=1;//窝的个数,最大为100
3 X9 [) i* p; G2 t* ^( g! [ static int width=300,height=300;//环境的长和宽. r$ g4 C+ r/ s+ v' X. F7 N
static int antCount;//蚂蚁的数量6 n" N, H7 z8 n: A6 H+ v
static int Delimiter=5;//信息素消散的速率,为整数,越大则消散的越快+ N- R6 ?0 `" N0 ^8 K' V) b" N
static int FoodR=10;//食物和窝产生梯度的信息素的半径
! b* m7 y& A6 z5 U7 [9 o static ant ants[];//蚂蚁数组
9 Z6 k. y2 U% l9 r9 U# E8 g static int drawPhe=2;//画信息素的模式,0为不画,1为画所有的信息素,2为画食物的信息素,3为画窝的信息素8 `+ O7 b' n6 F" H9 w! O
int delay=10;//每次运行的间隔速率,越小程序运行越快(这个参数基本没用,因为当蚂蚁多了以后,处理过程很耗时间)</P>
\4 @; s0 D+ Y5 }< > //下面是一些控件信息
4 f7 @4 O4 c2 E) e+ I" P Button btnStart=new Button("开始");+ ]& C+ f% x }
Button btnReset=new Button("重来");: l r6 |0 @/ v- m' w
Button btnMap=new Button("编辑地图");' c% w) s8 D/ l3 V, W% [: t" q9 I" J
Button btnConfig=new Button("设置");) `5 z* { V3 A6 y0 s
Choice choPDraw=new Choice();& H M1 o1 q- ]6 m/ L
public void init() {
/ }: A' \- e' _7 V3 M //初始化函数,先画各种控件
( c" t- V& s7 h4 s( h setLayout(new BorderLayout());& T s- n3 [7 @1 o0 U; s) b+ K
Panel pan=new Panel();
- B6 O$ F5 ]1 V- }2 C' n add("South",pan);
1 d% o& Q+ i& c; j( Y& H1 x- m+ o this.add("Center",canvas);4 l( G% h" H1 ^9 x6 p, @. u, @
pan.add(btnStart);! ?7 I I; M4 R! J0 Z9 V5 d' u
pan.add(btnReset);/ G2 x, O7 m. ?) D
pan.add(btnConfig);2 s4 @# y% m1 s$ s
pan.add(btnMap);
' q+ A- n: [# V) x1 X7 | pan.add(choPDraw);
, }8 q- o- `4 j1 E choPDraw.addItem("不画信息素");" v$ J7 \: b. e* {
choPDraw.addItem("画所有信息素");
& |/ W$ N. f( X5 t6 {) G choPDraw.addItem("画食物信息素");
* x' `. \9 I6 ] choPDraw.addItem("画窝的信息素");
& I, e& N5 ^/ L' s4 b choPDraw.select(2);</P>
) p0 H3 N5 B7 m1 i< > //初始化各个数组
: i3 E1 i9 E$ x obs_grid=new int [width][height];
, x# N; r0 h9 D: @3 z2 U7 F) t$ q+ v phe=new Vector();$ }" ]8 J. h3 P$ a7 R
Pheromone_grid=new int [2][width][height];
3 H* D" J; {" [' N/ o: \. I, } for(int i=0;i<width;i++){
9 ?; T) y4 V ^$ e9 s/ S! A9 _ for(int j=0;j<height;j++){2 [* j* v) d; }' y; e
obs_grid[j]=-1;/ U% U% Q" t& G
for(int k=0;k<2;k++){& p; T& W- F; H* R& O
Pheromone_grid[k][j]=0;3 G! D+ @" N: D3 S* ~
}
) Z' } ?1 R' @6 x }
5 i: F. H* u+ v6 c }</P>
* v* a1 T+ R8 ^5 @9 V5 p4 R7 z3 T( ]< > antCount=50;//蚂蚁个数缺省为50
5 J6 q- p/ d, W U$ V4 r //初始化蚂蚁,这些属性都是蚂蚁的最原始的属性
& P; w/ C5 j2 l2 ]* ]& `1 [ ants=new ant[antCount];& K( G( F. n! q6 x& T2 @
for(int i=0;i<antCount;i++){+ k$ d. g7 v" w; u G0 m$ W: P
ants= new ant(new Point(0,0),3,i,this,ANT_COLOR,0.001,50);2 Y" D& W1 V5 A: |
}</P># e: |/ N' N9 l# j6 {) Q
< > //下面装载缺省的地图,包括障碍物、食物点、窝点的位置,都放到数组grid[][]中然后交给init_map函数统一处理3 ?' A4 W1 M1 ?8 o7 c
int grid[][]=new int[width][height];</P> X1 G4 d2 p& O8 q$ Q( t
< > //下面从地图库中加在地图+ p# g5 b3 T5 f: \: T; s
Maps maps=new Maps();' R6 U, b8 r3 N6 j4 k! Z
maps.LoadMap(grid,0);
/ L3 P8 }; S/ @6 T9 S* _ //初始化地图5 R! V- P" g2 g( k4 M5 r$ X) _$ l
reinit_map(grid);</P>
6 m! U$ Y2 C' w( e; @- I< > //初始化所有的蚂蚁# V6 q- \( Z/ _1 \! }* K
reinit();
( x0 B" D: Z) a% `0 f: M& I1 J" s }( f0 b$ t$ u$ v
public void reinit_map(int grid[][]){
9 I0 N- y0 C; s% g //将数组grid[][]中存储的信息转换到当前的环境数据结构中
r0 @6 h9 k& u2 F: i) T J //相当于把一个位图信息width*height像素转化成窝、食物、障碍物</P>
6 H; w, X* h3 m7 f. w5 ?( L< > //先停止程序的运行
( \4 s6 Y0 c1 T! v running=false;
- [$ P4 a, z8 O. R7 l# _. Z" I btnStart.setLabel("开始");</P>
# A' Y# \ N5 b- D7 g4 v" H< >! T/ }& B) a% J4 w9 f3 X
obsCount=0;
7 G: ]0 z/ e4 M EndPts=0;) W' i3 B: h. O
OriginPts=0;( V t1 f+ u- Z/ }& T$ g0 e
obsP=new Point[width*height];
. i0 L+ _: u2 E5 x' O OriginPt=new Point[100];, d1 w% p& Z& I. _) r
EndPt=new Point[100];</P>
$ ~6 f/ r e7 @. ~! _( E< > //清空obs_grid和Pheromone两个数组中的值
( Y- y9 K% v4 x1 K. J for(int i=0;i<width;i++){9 U4 W% L* }5 v
for(int j=0;j<height;j++){7 ]; L: I: o( b& _" e, M
obs_grid[j]=-1;# G: b: a2 }6 P: Z+ j; B5 W. T
for(int k=0;k<2;k++){/ S( A( G8 v3 d9 k9 t$ _
Pheromone_grid[k][j]=0;
, g5 A) B } [ }3 c! O% f A5 z9 L
}
- v6 S% Y0 h; m# D4 B% Q# |0 ~ }</P>
! c7 I# n5 f( I, k1 E< > //从grid数组中读取信息# g2 f V9 B& G8 ^% `$ [
for(int i=0;i<width;i++){
# O% a- E6 x( N! I8 Z' L for(int j=0;j<height;j++){1 f- u1 ^0 A: F2 P. J4 ^
switch (grid[j]){$ |' I9 {! D* C2 f9 [" T
case 1:
3 u* H5 F7 G% S5 f, C" \ //如果grid[][]存的是障碍物
: L1 e8 ?, \8 y% J obs_grid[j]=obsCount;
0 ~, c; Z% e: t obsP[obsCount]=new Point(i,j);
( D- _8 \3 s# d% Z3 ]1 } obsCount++;
F; G4 N% V$ i! ^: { break;; H8 _- N; p& c8 `
case 2:
. F/ j9 K2 U$ m4 ]$ [ //如果grid[][]存的窝点信息,多余的窝点信息省去了
' F4 y$ L" w% ] ~7 e5 Q7 Y if(OriginPts<100){
( [9 X. G9 m% m6 a; G% ?1 f' p8 Q OriginPt[OriginPts]=new Point(i,j);
5 [4 ^2 w( V; t# r- U1 ~, [! H0 h: w OriginPts++;
, f: Z/ [; f5 N n2 f% R }
6 Q5 N# K4 y# a$ z break;) i4 u( l9 G; |
case 3:
) K, ^) [) l" j, ?& t6 A- ^% G //如果grid[][]存的食物点信息,多余的食物点信息省去了6 Q# p; Y6 Q* F9 b# Y" I$ G
if(EndPts<100){2 j. a" K' s0 `2 ^! X# B/ B
EndPt[EndPts]=new Point(i,j);1 y' I0 c* W7 r, z
EndPts++;
9 x" m! t* t4 n. y$ a4 D$ m }* M! I3 L5 S8 T
break;& ~, V' v& C) F
}3 O2 [1 r- r7 [+ r% J% ?
}1 x; p4 c( D& H3 A2 I R- g
}3 A6 t1 J- X1 C$ d) B
//如果没有指定窝,则随机的选择一点
" t5 C7 n9 o& F; d4 U& h if(OriginPts==0){, q# `1 w* k0 o8 x8 w: Z( O) y
for(int i=0;i<width;i++){
6 r' k0 _# W' _ int j;
9 `- K' u- M. `& c2 M% ? for(j=0;j<height;j++){
! F" H6 s' J2 [$ M, v5 ] if(obs_grid[j]<0){( M$ M5 l$ R% y
OriginPt[OriginPts]=new Point(i,j);
$ X8 n9 p0 k% g1 o1 ] OriginPts++;
" N0 {) ~: f9 ^$ c4 o break;' ~9 h5 D8 r a1 y* E+ U- p$ |7 F
}
. O6 V3 a* h& D4 Z }5 u. L) g/ E- ?/ U: ]% u
if(j<height-1){
* @% G+ Y4 s- S. [: y4 y- Y break;% @7 m/ R* P7 u g$ W
}! A, f5 e0 g4 H- b
}- ]0 y+ j9 }: G# [, y# B, w0 f% i5 h
}1 l/ x, r5 G0 ]2 R
}; `! U1 l4 o8 c" U+ F( T
public void reinit(){
6 F: d" P4 X1 a' i4 e% ?. |5 b% R //重新初始化整个环境</P>
# O2 [5 W1 `5 ~) {" d9 X- l3 ?< > //先停止程序的运行
+ V% A4 [8 d; U6 ]* N$ { running=false;
! W# g5 ]9 N% Z1 f8 @ btnStart.setLabel("开始");</P>
* _: G$ o- ]) i3 M9 K+ @ h< >
f( w6 r+ `$ M# c% R9 d //清空所有信息素Pheromone数组中的值) R+ J7 q/ ^ ?7 v j# P& b1 O
for(int i=0;i<width;i++){
9 q4 i4 B% Q0 o/ n* {# T7 w# d for(int j=0;j<height;j++){
3 e# e) G9 p- ]5 Y p& R for(int k=0;k<2;k++){
' m$ F8 d' w, M) e6 {7 m Pheromone_grid[k][j]=0;& S9 x" t. U+ x
}7 ^/ _! g7 }7 Q x& B
}
1 x" m# P6 Y+ A" v }</P>, S9 ^, H# L+ h/ ]2 Q3 B" l
< > //初始化蚂蚁数组,antCount只蚂蚁在不同的窝点之间进行随机的分配
: J% h7 l+ \3 D4 Q6 l for(int i=0;i<antCount;i++){
& G: b3 ~: W/ ~# F( D4 a+ P, P int index=(int)(OriginPts*Math.random());
" ]4 [' |: q! x# Y7 o ants.OriginPt=new Point(OriginPt[index]);
X& F' E! J0 d S! u ants.init();4 z8 N9 t$ C& | I" A
}</P>
; h1 r4 K4 [2 b- a$ L/ N9 `( B< > //清空信息素向量
( i, T G0 Q' L5 Z& K phe.removeAllElements();</P>
" E% h' s$ _3 D" Z4 c< > //在每个食物点和窝点周围分布一定量的按照梯度递减的信息素,分配的是一个点为中心的半径为FoodR的圆,并且信息素按照半径递减: E$ \: O6 F$ `5 H2 U- m
for(int i=0;i<EndPts;i++){9 t) T+ l H, H2 e
for(int x=-FoodR;x<=FoodR;x++){9 B4 p3 L! M; l9 {( F- J/ j9 m
int y=(int)(Math.sqrt(FoodR*FoodR-x*x));
" t' Y: Q% j' Z! P6 G' L! i for(int yy=-y;yy<=y;yy++){
J& S# N B$ B; v G Pheromone_grid[1][(EndPt.x+x+width)%width][(EndPt.y+yy+height)%height]=(int)(1000*(1-Math.sqrt(x*x+yy*yy)/FoodR));
- ]& `, {& D( u# C S }
; s4 F; B9 z$ s8 `7 W# N/ M5 d. J+ A }: ]" W2 ^7 t7 @7 t
}
* T. d) U& O3 M" \ for(int i=0;i<OriginPts;i++){
; _# [! a1 y; |$ `* y for(int x=-FoodR;x<=FoodR;x++){2 R& w& Q+ a9 r& F
int y=(int)(Math.sqrt(FoodR*FoodR-x*x));
: O3 d+ _. x0 b" W1 M for(int yy=-y;yy<=y;yy++){
/ X1 b+ K; |% T6 | S Pheromone_grid[0][(OriginPt.x+x+width)%width][(OriginPt.y+yy+height)%height]=(int)(1000*(1-Math.sqrt(x*x+yy*yy)/FoodR));; y( T1 [8 Q, \) C9 [, c+ @
}
' L& {; X* `4 t- [" h: X }
4 J$ O! c, D$ V3 A3 q, c }</P>8 e9 ^( H. K4 a$ P4 y4 ?$ k
<P> //重画
3 t+ E: x) w/ ~/ @4 q6 P* \ canvas.repaint();</P>- o- ~7 r2 R% U6 D9 ~0 y
<P> //让程序开始运行
0 R. y4 I/ N8 O+ j7 H6 k( x: n //running=true;
$ `% k, m l- G: I# F }
3 Q) g- l" D B8 t/ \ public void paint(Graphics g) {1 I2 `* @: R* t3 y( s4 [
canvas.repaint();
/ r7 a" l$ r) R% ^" B }</P>5 S7 `# r; R z( F; o. _$ A
<P># I: C- q6 v# B F5 x2 E9 _
public static void main(String[] args) {
" \1 O3 \. y7 P+ @7 b) b3 g Antcolony applet = new Antcolony();$ Z0 p' i5 `9 }' ?+ o
applet.isStandalone = true;9 T7 q4 z, I" t/ w2 W
Frame frame;8 s. ^$ n) M ]' T( R
frame = new Frame() {
9 \( f1 I$ J% O; B% G6 O4 r protected void processWindowEvent(WindowEvent e) {. J6 L; i; b/ V
super.processWindowEvent(e);
" ] o; |$ K+ w' P" z if (e.getID() == WindowEvent.WINDOW_CLOSING) {
$ t( y: |0 G0 |+ L6 m+ d( E System.exit(0);
& z. a* B3 K. v$ f- S! [ }
d3 _1 M* z, m0 v# [ }
$ [$ _6 A" _+ \% ~ public synchronized void setTitle(String title) {
7 ]+ D0 m# q7 A4 _5 Y4 I super.setTitle(title);& B/ ~5 ]* Y. h9 o# f" A t: W
enableEvents(AWTEvent.WINDOW_EVENT_MASK);: l L* p( d b1 ?9 R8 ?
}
& z7 n: A4 R. r };6 f0 M4 y P" x+ }; }, A# u! c
frame.setTitle("Applet Frame");& j0 w/ ]& Y* {0 R& _0 o$ S% ]4 r6 s" D
frame.add(applet, BorderLayout.CENTER);
' b0 r+ M2 ~+ ]. A7 f0 d! O applet.init();
+ n6 p7 u, I: h2 P( D" b applet.start();! O) ~" S4 f, l) p
frame.setSize(300,320);) x& [6 O, u, b6 v; {5 H
Dimension d = Toolkit.getDefaultToolkit().getScreenSize();
" r2 k" i" L" W frame.setLocation((d.width - frame.getSize().width) / 2, (d.height - frame.getSize().height) / 2);1 z0 \ `6 u5 Y- b
frame.setVisible(true);1 F& M( w. `$ G! C Z
}
& ]/ h0 ]) Y* R0 l" `& E public void start(): k( A W, N1 o3 n2 Y; q
//下面三个函数是控制线程的4 _7 X+ {! B. L! B2 @5 }5 h4 q
{) }3 D8 P& l% F0 ^5 M# Z
if (runner == null)
. L7 C5 ^. A* C0 q; D8 | {
8 W; d( ], e: e runner= new Thread(this);) d# j) g* M' t9 D$ H# g
runner.start();9 ]; @1 p7 Z2 X* M
//running = true;
7 t! E |' _6 h9 [ }
0 i$ T% w- a4 c5 j }</P>0 Z9 ]+ L" z7 _
<P> public void stop()
* _9 ?3 b a8 |; b' v- F {
0 @/ l4 A6 M4 w2 q7 q3 q if (runner!=null)
" X, {6 E3 x% g% I( E3 O {3 d4 e# W7 s0 A; w% H% }" [
runner.stop();1 h* {0 X: z) H! W& A
runner=null;
$ t" A! Q* K6 w* i" I running = false;% P0 r9 J5 g. ?' V
}
4 ~9 y! w, K5 r }</P>/ T6 c& c! K5 T, b& S
<P> public void run() {</P>( ~* ?) @5 O, V4 e3 ?. J& j
<P> int i;0 {/ ?0 G% H; M8 ^! J% y
//线程一直运行下去
1 T' o2 v' s! g3 k while (true) {
) V9 Y: B0 K' T- p# k- H8 z if(running){
, k7 |, x& ^7 t1 Q* [ //如果开始动画,就进行canvas的处理
1 x* |- z4 N6 R1 u) T canvas.process();
& r* L9 Z: D3 m& m: t }& N+ q8 P, v" z y+ V) T
try { Thread.sleep(delay);}: m. Q, y) e; D( R8 q& @7 [7 P8 E
catch (InterruptedException e) {$ N3 k' R: v4 e; Q: x
}! P6 h5 Z% B8 n: R" y
}</P>+ s9 c8 v; \- o( z5 Z5 L0 K# `
<P> }( F: W E& z4 J( C$ m5 i# l
public boolean action(Event evt, Object o) {
$ x' m o' f1 D v8 I2 v if (evt.target == btnMap) {
% F8 j; I! Z% x. M1 ]' j+ `6 U //开始编辑地图面板
. J, i( d" v: y( ~% I: i, L running=false;
6 P/ L4 E# q8 J1 S6 E; i. W: s btnStart.setLabel("开始");
# L2 }( N. I- t! n MapPad ctl = new MapPad(this);) |( G$ Q1 v) s: n9 t
ctl.setSize(308,380);# @4 R3 m+ b6 n2 @7 G5 e2 E
ctl.show();
4 u3 z) U0 Z7 d! F return true;/ \/ u, V4 G1 D/ c. T( L* A& G" O
}else if(evt.target == btnStart){$ D/ m! T' G" I* v% O+ p; E
if(!running){
6 l3 O( l0 t! }+ C: Y //如果刚刚按下了重置按钮就重新初始化一下$ o* l* K8 g0 ^# Q
if(reset)reinit();/ U4 }4 E! \9 D* d( M# C
btnStart.setLabel("停止");
2 B8 M* e( {% M3 l# @ reset=false;/ n+ h, `+ H) p
running=true;' |, \. {0 `' j- o0 `0 Z
}else{* r( z5 p- Z! l3 ~, W" }( [
btnStart.setLabel("开始");
# d- q! M+ j0 o* O( U running=false;
; ?0 B/ O' X. H8 _# T }
% K" i7 s# C O0 i# j" r k8 M& r return true;
6 Z4 g# r2 ^' _- i, |6 a" N, x }else if(evt.target == btnReset){
. B3 E5 R0 n, {8 E3 I running=false;
$ w8 Z4 y" v8 f$ w5 D int j=0;# d: B4 j H A) T4 [6 d
//表示已经按下了重置按钮,以便下次开始的时候进行重新初始化0 z v8 p5 X( y/ B
reset=true;2 f3 P( n* o+ {1 Q2 X% C& h( E4 s3 n
repaint();
3 J! F# e( [. N& w+ w. o$ v btnStart.setLabel("开始");
8 B7 v0 D6 U2 e* s2 D2 k; \; ]" L8 [ return true;
. M9 Y2 t" Q+ P }else if(evt.target == btnConfig){! R( K9 e5 u3 [9 w6 k
running=false;
* a3 S' I* ^8 @0 ]0 n btnStart.setLabel("开始");/ v" Q5 _8 H2 g! n5 I& J
Configer ctl = new Configer(this);/ ~8 }7 y6 _! [5 l4 S8 \
ctl.setSize(300,300);
5 s( V" S0 i8 E$ y$ L( h ctl.show();
) h% {. M. v5 _! w8 l) o& D7 ~ return true;: Z0 y) i4 p# e: E0 F8 h6 L' E0 K
}else if(evt.target == choPDraw){. x- |% f$ s. o3 v: u
//选择画信息素的模式
/ }8 q5 T4 N5 p/ ]1 V, p drawPhe=choPDraw.getSelectedIndex();# s. f* o, S( P
if(drawPhe!=1){canvas.repaint();}
/ P% i+ P; q5 [1 [9 H: X* f return true;& Y( H& F' i7 a; ?2 F0 ]! Y/ g
}
" N+ L; [2 d8 h/ ~( M$ r( ?) r return false;</P>
: W; v8 J7 H% X' B9 O<P> }
3 A5 p; }: f' Z) [ /**Destroy the applet*/
. r2 @: K1 r8 A, N* k/ n public void destroy() {
3 r1 t" @6 J* y8 L' s //当结束程序的时候,把线程也结束4 U: C7 b/ R) W: C
if (runner!=null)6 k! Q! u: _- X' m/ i1 s! e* v
{/ ]. d2 }5 B7 ~6 O, }/ B) n& c
running = false;
V1 b& Y2 o' _& g" Z# ]) P; c4 h runner.stop();" b- i7 E( d: l# R
runner=null;3 O: R, R2 U. ~# F
}
/ u6 q; E) N8 J9 \0 {- z }</P>
5 q! q9 B$ g }) G" H<P>}( V9 B8 z6 {! y g# v
</P>$ p: q+ p, K1 V
7 l. s4 A3 Q. t8 m) k6 R# x0 Q6 M, a( j5 x1 x8 i
) [+ G0 n1 ?; H, ]<P>package ant;
@* r- J ~$ Y% }import java.awt.*;$ ^" F6 f: Y, B
import java.applet.*;
' Z, \4 @2 C1 c& f% t. P7 timport java.util.Vector;</P>% h" Q& t- \9 L) U+ r, F6 S
<P>public class ant{
: ~0 R3 N2 Z+ F8 A6 K Point nowPt;//当前点坐标
0 t7 j; i6 ]# E int VR;//速度,每次蚂蚁能走动的最大长度6 i, k' x% _$ z# q. Q% a9 C
int id;//标识" G$ D+ O6 L2 H2 O% X* n, j
Point lastPt;//上一点坐标8 k3 ~) U$ R) C; R1 x# O$ _
Color color;//蚂蚁的颜色9 O8 Z, [+ D: E: h% t
Color back_color;//背景的严肃8 \$ i4 q: S& t
int height,width;//世界的尺寸
* b1 O& B5 R6 w) P, O- a( f8 ~ int Phe;//每次释放信息素的数值
5 `7 ^' g6 P% m6 c4 c Antcolony local_colony;//主程序的指针
. u2 k' J! b) S/ u& c4 |1 z Vector HistoryPoint;//记录一次觅食过程历史上的所有点( c- @$ W+ B5 M% B
double Main_direct;//主方向1 p, a$ v2 P# V* s+ G
Point FoodPt;//记录的食物点,是否找到时候判断用
8 A1 N4 c L2 C Point OriginPt;//窝的坐标5 W# g* j; o; w. l
Point AimPt;//目标点,是窝或者食物
; }% [* e9 C0 f4 W' n/ h. p Point StartPt;//起始点,是窝或者食物
: i* W4 q b& D& ?' ~ int FoundTimes;//找到食物或者窝的次数0 P. a G: T0 ]5 e9 u; \" D
int Max_Pheromone;//最大能够释放的信息素
2 Z: q& r8 ?* @$ F0 R int Pheromone_count;//当前还拥有的信息素的总量& D2 m9 p3 {5 h* q8 n; j
boolean Judged=false;//判断寻找目标点的工作是否已经进行了* u: D5 \. T* P4 d5 b2 b- I. d7 d
double mistake;//犯错误的概率& g' k( W. U0 @9 u+ j/ s
int memory;//记忆走过点的数目
, ]5 c% Y5 |$ y- p6 S+ X double Count_distance;//走过的总路程,为单程的路程,也就是说找到食物或者窝就从新计数了。
0 X! r) i( q; ^! ?- y public double Min_distance;//当前这只蚂蚁再没次往返的时候的最小总距离
! P5 D m5 V- q- ?$ M: X# m+ k public ant(Point nowpt,int vr,int idd,Antcolony colony,Color c,double mist,int mem){+ {7 M/ y8 M$ K) u5 C: q
nowPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y);
( O+ M$ m! |' d1 Z OriginPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y);
0 U2 X- `6 M" \, H FoodPt=new Point(nowpt.x,nowpt.y);
& Z% }1 `, O$ ^3 e1 P) D StartPt=new Point(nowpt);
E/ m4 V& {4 p. N2 D% U AimPt=new Point(nowpt);
- @% e$ W1 }1 N4 @2 C lastPt=nowPt;/ u8 K' a; G$ V4 M, H2 U7 Y
VR=vr;
( y! r; q% J1 A) t' y id=idd;4 R/ ]# D7 ~; D1 ~, ]9 z
color=c;
8 ~$ b& b! i+ M. Z back_color=Antcolony.BACK_COLOR;5 }3 _9 {7 F1 f5 Y7 @
height=Antcolony.height;, M9 {$ ]: G. c! y, N: r0 d( T' ^, p0 U
width=Antcolony.width;
7 M) C7 V- F8 Z9 z" Z% ], q local_colony=colony;) K- ]% C6 w, ]
Phe=200;
3 V$ M7 L6 }. z/ D& m mistake=mist;
) n" u) C Z i HistoryPoint=new Vector();: p9 |% h4 @; v" s, \" C
Main_direct=-1;
/ l7 V. ?. u( q+ w$ I FoundTimes=0;
$ ^( n C: U! I6 ^: Y7 K% | Max_Pheromone=local_colony.Max_Pheromone;( v: d3 s1 ^8 X/ }2 s2 m1 v0 w
Pheromone_count=Max_Pheromone;, N* h5 } e p6 s7 r+ ~
memory=mem;
1 F% r, {0 s9 L" A$ A8 m Count_distance=0;' l/ p$ Z8 P: j- @2 K
Min_distance=-1;9 ]4 i. L9 w0 t+ ]" n* |1 a0 e
}
3 S7 J8 v6 h$ N public void init(){" E7 w/ b& A0 a% j6 y" K* x
nowPt=new Point(OriginPt);2 T' S# [! f$ x1 e. D. r. ]& d$ C- s
lastPt=new Point(OriginPt);7 h6 g1 S, D* J* V
FoodPt=new Point(OriginPt);
- O, z6 E5 J( n; ?9 N7 ~+ x AimPt=new Point(OriginPt);
- ?! _' P; o. l; F- K( c StartPt=new Point(OriginPt);# P/ c9 a, e) G+ Z# F1 j2 p- V
HistoryPoint.removeAllElements();
0 w7 }9 |) Q5 }& R& s+ d1 S( k Main_direct=-1;: _9 q& @$ i+ i5 p, y
FoundTimes=0;
& X: Q% b5 Y: V9 ^$ R4 r& ~ Pheromone_count=Max_Pheromone;0 ?& H4 s0 h# Y N1 `/ N8 N$ B; R+ J
Count_distance=0;
8 y. l }; F" E9 n& |, I: N- l! ] Min_distance=-1;- {1 U3 h( p6 s7 U
}
7 @. \- D: E J* s6 {' R- ` public void Draw(Graphics g) {% ?4 l6 T5 k; t; f& t1 C, \! [& f
//把蚂蚁在屏幕上画出来,先擦除上次画的点,然后再画蚂蚁现在的点。
! o/ A( U) V1 [. m0 O* Y g.setColor(back_color);" w% [2 y5 R$ J9 B3 R9 w3 ~9 v5 j
g.fillOval((int) lastPt.x,(int)lastPt.y,1,1);
, j* _- Z; g/ \% |7 u: D9 G g.setColor(color);$ u7 R, O2 t4 U
g.fillOval((int) nowPt.x, (int) nowPt.y,1,1);1 s4 y# D% r3 U' N* g( F: n: @
}7 D2 g3 P) W3 _- H
public void Process(){3 M* R& F" C- Y$ }9 }
//这个函数是蚂蚁进行决策的主程序,首先判断蚂蚁是否已经找到了目标点
. y2 y. m! r0 V, g0 Q( Y& I //(目标点在没找到食物的时候是食物点,找到以后是自己的窝)
2 G& [! X6 P( B# ~ //然后计算蚂蚁的主方向,也就是让蚂蚁的爬动有一个惯性,当没有信息素作指导的时候蚂蚁按照主方向运动' L) G1 W3 Z. C, f
//开始搜索自己周围的空间信息,包括有多少信息素,是否有障碍物。最后根据信息素的大小决定移动到那个点( W- j' G1 b: i
//根据决策的目标进行真实的移动,其中包括了避障的行为,洒下信息素。</P>
4 @2 O' e& `9 u& V6 o
7 W3 j) a) ^* L+ Z% c4 ~/ {8 u1 ?<P> if(Judged==false){
) Y3 E' r9 ~5 x" |9 c //如果已经判断完结束与否了就不进行再一次的判断了,也就是说目前蚂蚁已经到了目标点,
* t/ p, M8 G# U2 W //如果再判断,它就会在目标点原地不动了,因此这是候不判断,让蚂蚁走起来% G8 S6 V2 s/ U5 W. @. E
if(JudgeEnd()){
. J& D/ b8 V' H f //判断,如果找到了目标点那么就退出该程序
8 h8 z% d- c& \! R5 B, r8 t5 o7 h; a Judged=true;
5 t/ r6 ~ r0 I: g a return;
7 }2 K8 \7 M# N% l' R$ `8 R }$ V+ _+ Z0 V+ R( x; j: b& F
}
8 r) A- K- N. X Judged=false;
& N9 B4 P/ q+ Z2 m& o8 ~: k //如果没找到,就选择一个方向,这个方向是主方向加上一个随机扰动得到的,有SelectDirect函数完成
) r5 g2 o* D2 V4 l double direct=SelectDirect();</P>
; ~: r) F& K5 _% R9 O5 |<P> //下面是如果根据计算的移动方向得到蚂蚁的下一点,即deltx,delty& Y' U3 p5 u& E+ @
int deltx=0,delty=0;
0 s3 q, ^4 O/ n" g/ e //direct是方向角,根据方向计算位移
" w* f+ O+ f. V) F deltx=(int)(VR*Math.cos(direct));% i7 _$ S9 S) h/ Y
delty=(int)(VR*Math.sin(direct));</P>
, b& f( T1 j# x2 c1 R; @; U<P> //kind表示当前蚂蚁是在找食物还是在找窝,如果是找窝就是1,找食物就是0。1 i' h; h5 ^2 {6 z' m1 Y& D# a
int kind=FoundTimes%2;</P>5 |; h' g/ _7 M2 n: @
<P> //计算当前点的信息素,注意,如果获得的信息素总跟kind变量相反,
/ F% [) t, Z! U //也就是说,如果当前蚂蚁找食物呢,那么它所关心的信息素就是找我的蚂蚁留下的,反之亦然。& T8 Y+ E" X% H. t3 h: G
int here=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][nowPt.x][nowPt.y];</P># E& S% l) m7 S* M: N
<P> //记录搜索的环境中找到的最大的信息素0 t3 L' W/ A! T) z5 O
int maxphe=here;</P>* T, a7 a$ g( ?1 T
<P> //记住根据主方向角得到的位移,如果信息素并不能告诉蚂蚁应该往那里走,那么就要根据主方向角决定了! A8 g8 T! f8 i! _
int deltx1,delty1;/ W1 ~( [' V$ v' O/ D
deltx1=deltx;delty1=delty;</P>" {# E& f( O0 `$ N# S
<P> //开始搜索环境,搜索的空间是以当前点为中心,VR为半径的四方形内,即VR/2*VR/2的正方形
% p3 _3 Z {" u/ i4 m& G: ?) r4 n for(int x=-VR;x<=VR;x++){0 c2 S |0 I: `# x1 n7 r' S
for(int y=-VR;y<=VR;y++){
9 k4 N F$ V) ]/ P" o) @3 k' { //xx,yy表示搜索到哪一个点了,+width然后再%width是为了让坐标循环起来,
$ D7 Z' B5 [* N2 C. a$ V5 T //在这个程序中,坐标是循环的,也就是在一个球面上
, Q) z" [% ?/ K) L1 m! L% Q int xx=(nowPt.x+x+width)%width;8 p% C$ `- l& K5 K
int yy=(nowPt.y+y+height)%height;</P>
. T) W1 o# v, m6 A3 C<P> //循环的时候要除去当前点。6 R, B2 c) O: o. `4 @8 d$ G: {: c
if(x!=0||y!=0){
; h/ ~4 Z; k5 z. y+ ?/ ~& @; F //的到要搜寻的点的信息素$ S4 p0 Z2 ^, g4 U* c* S
int phe=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][xx][yy];</P>
3 b2 |7 Y; j4 H% y<P> //如果搜索点的信息素比已经找到过的信息素多
/ E6 }, c1 |7 M6 g: Y4 @ if(maxphe<phe){</P>- D" @: e _: P
<P> //如果当前点的信息素是0,没说的,赶紧上正轨,否则,就要根据随机数+ i5 p) `. U5 ~, Z" F) L& N1 ^
//以mistake来决定蚂蚁犯错误的概率,即如果犯错误,它就不按信息素最大的方向走2 Y7 J4 @+ f6 J! o0 G, k% w
double ra=Math.random();* e2 W0 U3 h2 k( P, D8 g+ t4 V
if(here==0||ra>mistake){9 l* z' L R0 g- Z8 O
boolean found=false;
, {! x9 r+ ~5 c5 S$ C, M //查一下内存最近走过的memory的点数,从而避免当地转圈7 t1 d1 M0 C8 p) o
int size=HistoryPoint.size(); @) n. e! B: |
int minsize=memory;
+ U& `. ]4 o: k if(size<memory)minsize=size;
( I, l! w" P3 _3 w+ k! R for(int i=size-1;i>=size-minsize;i--){- a* u) \# [% M# P: o
Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(i));& X( r( C$ P) w6 r" p
if(pt.x==xx&&pt.y==yy){
+ L8 A3 B) c$ Q1 b9 }- ] found=true;
# I& _$ C1 f4 O. P8 k1 T u2 T* s break;
; D5 G }# m# z" I& y: a( z }4 g) R0 t2 Z/ ?$ p# {; n
}/ f$ d5 m/ w! r/ r: e/ W8 p& u* E
if(!found){
, t/ m0 x; h, N( x ?" ^ //如果没有原地转圈,那么记录信息素。, Y% U: `: E. n" @" b0 }6 _7 J8 S: [4 b
maxphe=local_colony.Pheromone_grid[1-kind][xx][yy];
" ]5 n2 F: D5 P1 R/ R: \ deltx=x;3 [7 `/ x( {9 k0 V0 r8 W( r
delty=y;! a& n) T2 V4 g% [8 j) L
}7 z2 e" N2 ^+ `: N
}//end here==0||ra>0.001- X' @* B }; W' V! {8 |3 \
}//end maxphe<here
1 e0 N8 ~3 w1 w+ M }//end if x!=0! ? x& Q% Y8 z
}//end for y
1 M) B G& @& b! O4 s1 y9 B }//end for x
. A2 N. ~2 S, O; N( q1 n6 A Point pt;</P>
( Q+ Q7 J3 }8 {0 C/ c<P> //根据获得的信息的来的位移deltx,delty,来具体的进行移位) g/ h# ]0 p; }7 o/ t, q3 A
pt=Evade_obs(deltx,delty);</P>
$ Q% t0 F, o2 v$ {<P> //如果卡住了,就根据主方向来确定位移,如果主方向也卡住了,那蚂蚁就会随机变换自己的主方向!
- y$ e" [/ G0 D1 K0 U8 _ if(pt.x==nowPt.x&&pt.y==nowPt.y){6 A) f; ^1 e8 F
pt=Evade_obs(deltx1,delty1);
' w& i* O' H3 n3 f( f( l1 } }</P>
( l% v; x& q( g6 g9 \<P> //播撒信息素2 I j" W+ e4 n M& L
Scatter();</P>. K+ u& _/ @; ~. A
<P> //记录走过的距离
# L8 N! B2 S/ a: e0 o Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);</P>: n; s/ p- r. X* z6 J `; }$ H( p
<P> //改变当前点位置
3 J/ M; L7 k* i% o* V' M lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);</P>- P& m" Q" A4 l# C, n
<P> //根据memory的大小记录走过的点,并忘掉memory以前的点: r) Q/ p9 ]- V/ Z& f- K! K
HistoryPoint.insertElementAt(lastPt,HistoryPoint.size());6 O1 \$ t6 @# h
if(HistoryPoint.size()>memory){+ C! y: O& u8 z' @$ L+ s: Y/ m. j& ? `" ~
HistoryPoint.removeElementAt(0);
7 y( t/ X, s0 q }+ J. J* p: ~' O4 ^
nowPt=new Point(pt.x,pt.y);$ t* U. V1 Q( G3 K+ b2 ?% i3 ]
}</P>
9 a1 [* U6 |1 l3 B<P>9 R/ _0 E; U6 [- Y. O% c
private void Scatter(){
( e% O& E8 m% l4 Z //释放信息素函数,每只蚂蚁有一个信息素的最大含量max_Pheromone,
, {" M5 t' B( x. h //并且,每次蚂蚁都释放Phe单位信息素,并且从总量Phe_count中减去Phe,直到用完所有的信息素。! b2 |9 |7 W8 O. z
if(Pheromone_count<=0)return;
. r& J4 b0 Q/ i# s2 p* C9 y //决定释放信息素的种类
% q, c& A5 V+ }7 @1 K5 k! r" n int kind=FoundTimes%2;</P>* ^% `. l( y+ ?4 u- V& _8 K) a2 j
<P> //获得当前点环境已有信息素的值
% b1 B; b. x! |: m: A4 L int Phec=local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y];
% E4 `+ q) `) t( n, `) V% ^6 y& }# o boolean ofound=false;
* L* E7 C8 Q8 F, F7 U1 ~, E) h" S8 u1 P if(Phec!=0){2 U' X; g( v9 b# s* E# {: W
//如果当前点已经有信息素了
# f! D) D7 b3 |% _- u for(int i=0;i<local_colony.phe.size();i++){
$ w2 G& U, h2 [5 p2 D: R0 x' @ //在信息素向量中查找该点的信息1 c3 N# S3 ~: I. G
Pheromone ph=(Pheromone)(local_colony.phe.elementAt(i));7 R$ Q, f- T$ M
if(lastPt.x==ph.x&&lastPt.y==ph.y&&ph.kind==kind){
" f S& R. a E2 t5 `) ] //找到了,则看看蚂蚁所在的位置是否是刚刚走过的,如果不是才撒信息素) `1 ~# u; @: f- Z2 x$ O4 y2 O6 p
int size=HistoryPoint.size();</P>5 w% X- m1 j K5 J% {4 L
<P> //如果在表中找到信息素,则用ofound记录。) N% k v% s0 E4 j3 u+ W$ g2 d
ofound=true;' J V+ } a1 g3 e
boolean found=false;2 c3 M& `' U: t2 `
if(size>4){
' k; T, a- E) W! _% k% H8 K for(int j=size-4;j<size-1;j++){0 I- |) _! x. G* n2 [; H7 q
Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(j));
6 X, h! ~: S& g! i0 I$ X' d if(pt.x==lastPt.x&&pt.y==lastPt.y){$ h0 B, I; r: M' ^- H0 M% K- v) F5 J
//如果当前点重复了以前走过的路,就不释放
) j5 ^. e5 G, S found=true;
" ^: ` G" o( A break;. B6 V& n. _5 V3 x/ E
}
1 V5 [7 [1 v! Y. G; f }8 x5 q/ s' m1 t3 y2 K! j
}
0 b |- p- D. u) j& c if(!found){
0 C: `7 M) Z# z: \ _ //如果当前点不重复,则开始撒' L7 s& f! y5 t. {; B7 M
ph.Add(Phe);. P% T, U0 s4 o' p3 I1 b
local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y]+=Phe;</P>
( V( S6 G4 l( v3 [<P> //让还剩下的信息素总量减少
9 L! v; k6 B3 D2 f3 x! j) Z0 U Pheromone_count-=Phe; ~0 G+ y- x) H! {! |: p) C
}8 J7 o& H6 v, H
break;
. v% S$ a0 J; G2 s+ h& _; r }3 J; V( F- H# Z6 q* e; Z, x
}7 {$ N8 A1 W8 g% w" g
}1 I" {- o# H, i! p R+ B
if(Phec==0||!ofound){
9 d9 D+ ~9 d% R6 A //如果当前环境没有信息素,或者当前环境的信息素来自窝或者食物,则新建一个信息素元素放到列表中9 }1 i5 e8 i" E& K6 A% ~- O
Pheromone ph=new Pheromone(lastPt.x,lastPt.y,local_colony.phe.size(),local_colony.Delimiter,id,local_colony,Phec,kind);
- T1 k7 Z+ t, h4 N ph.Add(Phe);# X# p! j$ z8 @, ~5 y w
local_colony.Pheromone_grid[kind][lastPt.x][lastPt.y]+=Phe;
: o# Q- J/ p L1 m local_colony.phe.addElement(ph);4 e2 K7 D! [" c2 S3 j
//让还剩下的信息素总量减少
3 u1 g! x$ ~. `; w0 e* Z# Z Pheromone_count-=Phe;
+ e& D" ^- p' \5 m' H* c }</P>% v1 h K5 t! Q1 r- Z& H
<P> //根据还剩下信息素的量调整释放信息素的数值Phe,这里为线性模型即Phe=0.0005*Pheromone_count
k6 a6 o' H# J* g* [ //如果把剩余信息量看成数组count(n)的话,那么根据本模型,
8 E0 y, k1 t2 f: F, [ O //count(n)满足下面的递推公式count(n)=(1-0.005)*count(n-1)" z. \" C& B4 Y ^8 D
//也就是说count(n)以几何级数的速度递减,这样,蚂蚁刚走出的地方信息素远远高于后走的地方
& {: ?0 m0 y7 B //这个模型是否科学?有待研究
/ y4 }9 {$ J2 z0 B* z Phe=(int)(0.005*Pheromone_count);</P>
1 C, n3 E2 L* ?" B( I8 h<P> //如果剩余信息素已经太小了,则按照等差数列递减
7 F% P: ^# R8 x# O+ J if(Phe<=10)Phe=10;& V7 a4 @/ i( q, r6 U' Q
}
& L' B& ~$ t7 g6 lprivate boolean JudgeEnd(){/ R, c1 t6 M0 P2 t: a8 M* O
//这个函数判断是否已经找到了目标点# U$ h& D* G3 w0 E/ z8 J
//首先获得当前蚂蚁是正在找窝还是在找食物。! N+ e6 ^, {9 T. `; r, b
int kind=FoundTimes%2;
% P1 A C; v$ U if(kind==0){
/ ~. Y, V8 S$ [0 p" D //如果是找食物,那么需要把所有的食物点坐标与当前点比较,距离小于VR就认为是找到9 [$ @8 S5 a9 ^
int i;
8 ^* M3 I) j" W0 `# e m9 ^2 r1 ] for(i=0;i<local_colony.EndPts;i++){" r2 m* \' p6 y
if(Distance(nowPt,local_colony.EndPt)<=VR){
; W! E( j9 b1 ` //如果找到了食物,就直接移动到食物点
1 m& G# ?7 L2 N; w( o) D* W lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);5 n7 q+ X" q' ~; n. e7 R$ t
nowPt.x=local_colony.EndPt.x;
$ F) L9 k3 \2 o0 o2 z3 G0 i! | nowPt.y=local_colony.EndPt.y;</P>
8 u' y- V, M% c6 V" ?6 I: c<P> //计算最后的总距离
/ k d, m8 L# L. A/ \ Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);5 R7 r) g% }' @, Y- r9 _9 I2 h$ a
//比较大小,记录较小的距离 l4 x0 _ E2 z: e0 W) |
if(Count_distance<Min_distance||Min_distance<0){3 j6 z# F* U. Z- L U
Min_distance=Count_distance;9 T7 Q2 Y% ] M4 t# p
}
' p* y. m+ E. [ S8 y# E7 m //清除总距离记录
+ j. g+ o' M+ w6 E9 c Count_distance=0;</P>
- o' N: s3 n# n( a, W5 T, _<P> //同时记录这只蚂蚁的目标点是它的窝,起始点是这个找到的食物点8 I8 B& [% i2 k5 M6 N2 b
AimPt=new Point(OriginPt);4 l5 T; X" O c$ k
StartPt=new Point(nowPt);
& t# G8 w4 h. V- P1 p; h; b //并把当前点标为自己找到的食物点; K, s( R: f3 a& U6 _9 s* U
FoodPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);</P>
7 v, ]$ I$ ]+ k<P> //找到了食物就把找到次数+1
: r1 Q3 z; `) v/ g FoundTimes++;</P>
' ~$ O1 w3 R, E ?<P> //改变主方向为原来方向的镜面反方向
. }9 ^2 g- B2 x; a Main_direct=(Math.PI+Main_direct)%(2*Math.PI);</P>7 M6 i2 O, A1 p) K; \. Y5 n
<P> //重新把自己能撒的信息素置为最大值! j; V) c+ ^# ^) w2 M" l
Pheromone_count=Max_Pheromone;</P>4 T' w3 l1 v9 F# K
<P> //清空记录的所有点* a% c6 P* {/ C
HistoryPoint.removeAllElements();</P>
. H( L$ j1 V3 g# `1 y4 h& @$ o<P> //返回找到为真% J3 C0 Q& X" x# Y8 N* t
return true;0 a# U# ^; t/ m% T0 t" [
}
) F3 C5 {5 y+ a7 L. n }* ~ H# I9 ?) g1 A! s1 o" O2 w
//否则没找到
% x' A2 Q& A/ M return false;
7 s% ~9 m9 R$ b: ?* O3 t }
1 E* z1 ^! k9 w8 K if(kind==1){! D# e! T4 C+ H9 u
//如果是找窝,因为目标点已经明确,所以比较目标点和当前点的距离,小于VR表示已经找到5 B( g7 H% H9 o& |- z- s% C) ^2 [
if(Distance(nowPt,AimPt)<=VR){
3 b) G8 S# J1 x" C- i9 \ lastPt=new Point(nowPt.x,nowPt.y);
- H$ D6 e- e4 E //如果找到了目标,就直接移动到目标点
; O" @/ f1 p1 W* I6 S7 T: t6 Y nowPt.x=AimPt.x;- D4 n9 g6 x B$ D8 W
nowPt.y=AimPt.y;</P>
& U8 |; l. W4 k' r4 R- A9 S<P> //计算最后的总距离$ n, v! Z( Z' O: Q* t
Count_distance+=Distance(lastPt,nowPt);- k7 {; z6 l" P: k" D* Q
//比较大小,记录较小的距离: k5 r! p% E" a0 `4 s
if(Count_distance<Min_distance||Min_distance<0){
/ q, t) _; x' D Min_distance=Count_distance;
3 ?$ f4 ^! V( R% b. A }; h2 }1 c/ V- B) A$ w6 m
//清除总距离记录, ?! q5 m" B, b# }
Count_distance=0;
m; I- ~" b; [/ \: ~9 p //把目标点定为食物点,起始点定为窝, m* a! n2 |/ S; Z2 D6 U" r R2 S
AimPt=new Point(FoodPt);
' r" Q" i7 U c- h2 q4 X StartPt=new Point(OriginPt);</P>
. J$ e7 z5 j- U8 {$ k<P> //重新置信息素
6 G+ r& v+ Z( B! k6 v Pheromone_count=Max_Pheromone;</P>
+ j, D$ ~4 l3 I/ Z<P> //清空历史纪录3 R: G0 n+ p+ m% K6 I& |
HistoryPoint.removeAllElements();</P>
6 m& m4 F9 [8 W8 H3 n<P> //主方向反向
. c; F# F4 C! x; E6 }- m Main_direct=(Math.PI+Main_direct)%(2*Math.PI);</P>+ E+ g6 z/ V6 b4 ~: B" H0 S. F
<P> //找到次数+13 a5 q% K6 r) Q) [3 o+ h8 Z7 S
FoundTimes++;" g' \: |0 j* r3 b. \; C
return true; `0 t7 c$ r* b% P# e$ ?1 O7 G7 G
}
# M2 J, a; @. i7 i6 L7 h" ?; k+ E return false;1 l7 d, H- T6 B: i: s3 M
}
. _( u& b6 p/ t( \ return false;& I/ {# {) s0 o" B! R( X2 _: F
}+ G( M% ?" \' V4 |! F
private double SelectDirect(){
+ `- _ ]- L3 }& B //选择方向,最后选择的方向为主方向加一个随机扰动
4 q t4 Y e/ p# K' k# o4 R. g double direct,e=0;6 O* E5 B0 n! }& c( j4 i5 U a$ o
if(Main_direct<0){7 N# A% G; l# D9 @( h1 N
//如果目前还没有主方向角,就随机的选择一个- z0 ?# h$ w3 c! M) j6 a& J
e=2*Math.PI*Math.random();6 q2 Q) { a% p2 L; O4 s8 W
Main_direct=e;8 I( W2 W u) q" h' I( _* A
}1 s0 r, C& \- g/ ]& j; O8 I
//选择主方向角0 H; w' o/ o. V; S; ]* A
direct=Main_direct;</P>6 l2 D, I P, E% y; |7 r: ^
<P> //做一个随机模型,产生两个随机数,x,y都是[0,1]内的,这样x^2-y^2就是一个' G0 I: b' u8 O# p
//[-1,1]的随机数,并且在0点附近的概率大,两边小
- m- @( L) m# J- J double re=Math.random();2 g @+ d1 q2 O6 B& Q3 o
double re1=Math.random();
0 M* o" W$ x# ^3 V$ V X direct+=Math.PI*(re*re-re1*re1)/2;+ f6 ~' `4 s4 ~$ E- R2 G
if(re<0.02){
- [6 Y4 q) j0 H; v, A. h! x //以小概率0.02改变主方向的值,主方向的选取为从蚂蚁记住的点中随机选一个点,计算当前点和这个点之间的方向角。
( Q: D: S9 @" Z/ ~ _1 G- L, Y int size=(int)(re1*memory)+1;1 n' J- A L. `9 @) b& o
if(HistoryPoint.size()>size){. k4 l* Z0 Z' l' c# f
Point pt=(Point)(HistoryPoint.elementAt(HistoryPoint.size()-size));
3 E' J$ K$ {2 p9 c2 `- b/ w/ m if(pt.x!=nowPt.x||pt.y!=nowPt.y){
/ b1 Q) F8 ^+ a# c Main_direct=GetDirection(pt,nowPt);
/ z) H4 u- r* @' m4 y* E" w% g }$ n# o6 m% K# L; F7 h6 H6 V8 _5 `
}
3 {+ R3 I4 u2 k6 E }
: s& S+ ~8 b( F0 l* N' a& t return direct;</P>/ A2 R* L% |6 _; {, }
<P> }4 Z) [3 l; T* d7 n3 K7 F3 y' S
private Point Evade_obs(int deltx,int delty){ {3 i+ r- V, \2 Z! X
//这个函数根据决策的位移值进行敝张的判断,算出真实可以移动到的点7 |' ~3 J' j3 N
//要移动到的目标点是(nowPt+delt),当前点是nowPt,那么搜索nowPt到(nowPt+delt)
- S1 J6 P: U e0 U' l //这条直线上的所有点,看有没有障碍物!根据直线的参数方程: H1 Q1 \. x( @5 i( g
//x=p1x+(p2x-p1x)*t,y=p1y+(p2y-p1y)*t;8 c# T7 a! {7 f( a& ^
//其中t是参数,取值[0,1],步长为abs(max{p2x-p1x,p2y-p1y}),
f, N" ]2 A; j0 g# F //p1,p2在这里分别是nowPt和nowPt+delt: M. O0 ~0 z, A* g1 Y
Point pt=new Point(0,0);4 ~* X8 x' }% c5 x) H" |
int x,y;
1 Z/ @( I, I4 J/ s9 t$ V int delt=deltx;
7 P: q; ~: Z7 T/ w; X7 }' P if(Math.abs(delty)>Math.abs(deltx))delt=delty;9 V/ ]1 ~ f3 @: t6 Z
if(delt==0)return nowPt;8 o7 p; ~, U% l$ d' d, g) [' l
for(double t=0;t<=1;t+=1/(double)(Math.abs(delt))){2 }9 P7 q! n/ X* P
x=(int)(deltx*t+nowPt.x);7 _. C2 n8 C1 c0 }
y=(int)(delty*t+nowPt.y);9 v; s- `2 F- g6 ?
x=(x+width)%width;# ~0 S% N" s& ^8 C7 Z
y=(y+height)%height;& M. I* c% a d9 x
if(local_colony.obs_grid[x][y]>=0){</P>
2 ~+ q9 C* B- _<P> //如果移动方向发现障碍物,那么就改变目标点和主方向
* G/ \0 @& y' z4 Q5 G" K5 V //新目标点为障碍物前方的点,主方向随机取值
8 k" j1 f, t h* K/ V( d deltx=pt.x-nowPt.x;delty=pt.y-nowPt.y;
# T, m7 ^& R4 g! d double disturb=4*Math.PI*(Math.random()-0.5);( j) [5 p; H) e8 T' O- c
Main_direct=(disturb+2*Math.PI)%(2*Math.PI);
3 o. \ Z9 a' Z/ s/ [5 U3 p break;4 K2 D$ g, \3 |: j
}% a( B) }# F' D J
pt=new Point(x,y);, i+ O; ^, {- B
}</P>% p# F+ K0 _8 u, m; r/ F+ N
<P> //计算得出实际能够到达的目标点% g) W. @' b; h; J$ d2 |
x=(nowPt.x+deltx+width)%width;
- a+ ?/ G# M& N: x8 @4 S3 x y=(nowPt.y+delty+height)%height;
+ z4 F9 M$ w! i return new Point(x,y);$ ?" V/ M% u; Q7 x
}3 L+ N2 Y; u$ n- s. a0 O
private double GetDirection(Point pt1,Point pt2){
$ Q" W- ~& W; Q+ S //这个函数为指定两个点pt1和pt2,给出pt1-->pt2的方向角$ I. D- N; T% T- e3 D
//此函数的难度主要在于,我们的世界是球面,因此需要从多个方向计算方向角,
4 V5 A2 N1 x5 ^# g# p* o* r, f //其中方向角是所有可能的角中使得两点连线距离最短的角。
; x# y/ \# A, s$ M, c% | double e;
; K7 t8 r) ?0 l, L3 p S int deltx1=pt2.x-pt1.x;; b5 t5 p# h {+ U$ q1 T8 a
int deltx2;: ^/ z7 u+ F. N/ [6 _
if(pt2.x>pt1.x)deltx2=pt2.x-pt1.x-width;
; Q3 W6 Z7 z/ z) W4 X else deltx2=pt2.x+width-pt1.x;$ ?8 z1 s$ W( G: }8 `! E
int delty1=pt2.y-pt1.y;" S8 b/ [5 O6 A t; y' S9 I
int delty2;% V) g: b/ J, b$ \7 c: M5 @
if(pt2.y>pt1.y)delty2=pt2.y-pt1.y-height;9 Y) c1 s6 ]2 v, P6 b$ \; y
else delty2=pt2.y+height-pt1.y;
- y0 B8 j+ s( x5 c( C8 m int deltx=deltx1,delty=delty1;" r( B3 p- P- u; d `. e v8 E
if(deltx==0&&delty==0)return -1;/ h( ~4 s7 V+ S: \: R9 r
if(Math.abs(deltx2)<Math.abs(deltx1)){, z) q2 k$ X& K4 c$ w" k, F
deltx=deltx2;! Q' |/ j7 `" m& u/ @
}
f( |6 V& `' Q if(Math.abs(delty2)<Math.abs(delty1)){+ H: T5 F. o2 A. z
delty=delty2;: y' ` W) w% V6 f- _2 H
}) Y0 P. ^- t, d* S7 r4 h- K$ j# }
if(deltx!=0){6 o: ?, @7 Q N* _2 p4 }- B. B
e=Math.atan((double)(delty)/(double)(deltx));8 D/ Z* [6 X$ N! J7 ~/ w- _
if(deltx<0){/ A' R4 e# F7 y3 d( D
if(e<0) e=e-Math.PI;
% y, [3 ~6 n1 _ S* z- L else e=e+Math.PI;. f+ U6 D, e# V6 s9 {
}5 W# J( c8 m7 \/ q1 e
}else{
# a S" U6 W9 G4 w* W if(delty>0)e=Math.PI/2;' ?3 E7 x/ W, ]* g& G
else e=-Math.PI/2;+ }% r5 _) [6 I/ S
}
- G, Z' Y" A$ V* b# _$ m- @7 y e=(e+Math.PI*2)%(2*Math.PI);9 V: V, `7 @0 W! E& j
return e;/ g1 m9 d+ p1 E& o0 o: e' V
}
( \0 S4 S& U2 p4 ~( ~) }% Z% O \ private double Distance(Point pt1,Point pt2){. ? E2 k3 a8 i3 P/ z" A
//给定两点pt1,pt2,计算它们之间的距离,难点在于世界是球面,所有有坐标循环的情况,- v0 I" \: A% }. `' r& G
//这里计算的是所有可能距离中最小的
0 D% e( X W' t. H3 @. B int dx1=pt1.x-pt2.x;
W# ^: J% m4 d1 x$ t int dx2;
0 D [$ H/ v% G% t+ a int dx,dy;
/ o, E6 O+ o- P1 o! D0 ]" v* k+ F if(pt1.x>pt2.x)dx2=pt1.x+width-pt2.x;5 W: N! Y. v* @3 p" ~
else dx2=pt2.x+width-pt1.x;
: X3 j7 X6 M2 E, W4 ^4 T$ o int dy1=pt1.y-pt2.y;
+ w7 {2 u1 e" z8 c5 I, G; V int dy2;7 q5 A* \, I7 S
if(pt1.y>pt2.y)dy2=pt1.y+height-pt2.y;
# q( D8 @. } y9 n, }+ \ dy2=pt2.y+height-pt1.y;
! ~. r7 z# |' Y* T: j" Y6 I: B! ~ if(Math.abs(dx1)<Math.abs(dx2))dx=dx1;$ P$ w0 R, m; _, l2 M* u' c* y5 b
else dx=dx2;' ] I; ?9 J- P2 E* J, q
if(Math.abs(dy1)<Math.abs(dy2))dy=dy1;
l9 ~! L/ q4 I2 ^2 u4 `0 Z else dy=dy2;
8 j3 N7 n: ?' c* v" q) b: K return Math.sqrt(dx*dx+dy*dy);! O& R6 I$ X' B" x) w/ u
}
0 b+ `8 l+ J( W) _ `) I0 Q public void clone(ant ant1){; q9 r/ B: ~. a5 P, m6 G: D/ x
//把蚂蚁ant1的属性拷贝到本蚂蚁
8 O0 b& _* ]9 R) n- w nowPt=new Point(ant1.nowPt);) O+ [( K, b& C2 U
OriginPt=new Point(ant1.OriginPt);4 z. B. p i1 q& j, F
FoodPt=new Point(ant1.FoodPt);
8 V# S* ^- @/ l9 n' G9 F2 K1 N* Z StartPt=new Point(ant1.StartPt);
" F) m4 H% t6 P) E) ~ AimPt=new Point(ant1.AimPt);8 ^6 Q- _' u9 V6 r/ F) X- M$ M1 [2 K
lastPt=new Point(ant1.lastPt);
; g" x9 b$ ?0 u/ w VR=ant1.VR;
6 k3 @9 w, |1 v) G- _# y id=ant1.id;: G5 y# I4 [ E t8 @) j ~
color=ant1.color;
# e( ^ k9 X$ ~ back_color=ant1.back_color;! G0 S; |& t' L7 X6 ?9 q; X8 G
height=ant1.height;
( ~- K$ V8 d) B0 s9 |! L. } width=ant1.width;8 i0 L8 I7 B6 t, _; N
local_colony=ant1.local_colony;
& b, g9 s4 Y w% @8 z1 P Phe=ant1.Phe;
! H; ]. H3 g* _; o3 ~ mistake=ant1.mistake;! x/ u( I- L# \0 G4 J6 R, w# u
HistoryPoint=ant1.HistoryPoint;% U% W/ A: E N3 N* ~4 ^: @" o `
Main_direct=ant1.Main_direct;
; a1 i: A5 j' j! ~( m7 R FoundTimes=ant1.FoundTimes;
% h, y0 j+ l/ l0 g j' }3 @) b Max_Pheromone=ant1.Max_Pheromone;7 |4 _2 r0 I: F# U. p9 ? W( U: {
Pheromone_count=ant1.Pheromone_count;
: Y) ^# O1 K$ Z0 D3 L$ X! O memory=ant1.memory;# z! V7 h# I* I# z% c
Count_distance=ant1.Count_distance;8 q6 S% T5 ~. X5 q
Min_distance=ant1.Min_distance;: V/ m5 I6 [, {) X4 `* F: b# _
}
1 X3 x" {' D# L}</P> |
zan
|